一、硫化氢(H₂S)的危害:为何必须严防死守?
硫化氢是一种剧毒、易燃易爆的酸性气体,其危害主要体现在:
- 剧毒性: 低浓度(>10ppm)即可引起眼睛和呼吸道刺激;浓度达到100ppm以上,短时间内即可导致嗅觉失灵(“嗅觉疲劳”);浓度超过500ppm,可迅速导致昏迷、呼吸麻痹甚至“闪电式”死亡。 
- 强腐蚀性: H₂S溶于水形成弱酸,能直接腐蚀金属。更危险的是,它会导致硫化物应力腐蚀开裂(SSCC) 和氢致开裂(HIC)。 
- 氢脆(HIC/SSC): 这是最致命的威胁。H₂S腐蚀金属时,产生的氢原子会渗入钢材内部,在应力集中的区域(如焊缝、缺陷处)聚集并形成高压氢气泡,导致钢材内部产生阶梯状裂纹(HIC)或在应力作用下发生脆性断裂(SSC)。这种断裂往往突然发生,无明显征兆,极易引发管道爆裂、井喷、爆炸等 catastrophic 事故。 
因此,在含H₂S的“酸性环境”中服役的设备,其材料必须具备抵抗H₂S腐蚀和氢脆的能力。
二、什么是硫化氢试验?——专为“抗毒”而生的材料考验
硫化氢试验,通常指的是在模拟实际工况的酸性环境中,对金属材料(尤其是碳钢、低合金钢、不锈钢等)进行的抗硫化氢应力腐蚀开裂(SSC)和抗氢致开裂(HIC)能力的评定试验。它不是单一测试,而是一套完整的试验体系。
核心试验标准:NACE MR0175 / ISO 15156
这是全球油气行业公认的权威标准,规定了在含H₂S环境中使用的材料必须满足的最低要求。根据此标准,主要进行以下两类试验:
- HIC(Hydrogen Induced Cracking)试验 —— 抗氢致开裂试验 
- 将试样浸泡在按照NACE TM0284标准配制的酸性溶液中(通常为pH=3的Na₂S溶液,充入H₂S气体至饱和)。 
- 持续浸泡96小时(4天)。 
- 取出后,对试样进行超声波探伤或切割后金相分析,检查内部是否产生裂纹。 
- 目的: 评估材料在静态、饱和H₂S溶液中,抵抗内部氢致裂纹形成和扩展的能力。 
- 方法: 
- 评判标准: 计算裂纹长度率(CLR)、裂纹厚度率(CTR) 和裂纹敏感率(CSR),要求均低于标准规定的阈值(如CLR<15%, CTR<5%, CSR<2%)。 
- SSC(Sulfide Stress Cracking)试验 —— 抗硫化物应力腐蚀开裂试验 
- 使用恒载荷或四点弯曲等方式对试样施加应力(通常为材料屈服强度的75%或80%)。 
- 将受力试样完全浸入按NACE TM0177标准配制的酸性溶液中(如Solution A: pH=2.7的CH₃COOH+NaCl+H₂S)。 
- 持续暴露720小时(30天)。 
- 目的: 评估材料在拉伸应力和H₂S环境共同作用下,抵抗延迟脆性断裂的能力。 
- 方法: 
- 评判标准: 试样在规定时间内不发生断裂,即为合格。 
三、谁需要做硫化氢试验?
- 油气行业: 油田钻采设备(钻杆、套管、油管)、集输管线、炼油厂反应器、换热器、阀门、法兰等。 
- 石化与化工: 涉及含硫原料处理的装置。 
- 海上平台: 海水环境与H₂S可能共同作用,腐蚀风险更高。 
- 材料制造商: 生产抗硫管线钢、压力容器钢、不锈钢等的钢厂,需提供材料的HIC/SSC试验报告作为质量证明。 
- 工程公司与业主: 在项目招标和设备采购中,将HIC/SSC合格作为强制性技术要求。 


 
 